基于金纳米颗粒的可视化传感器的构建与应用

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可视化检测方法是以光学信号为基础,通过肉眼观察溶液颜色变化,来实现对目标物的裸眼识别检测,具有操作简便、检测成本低、响应速度快和检测结果可视化等优点。在众多纳米材料中,金纳米颗粒(Au NPs)因其独特的光学性能和优异的催化活性,被广泛用于可视化传感器的构建。基于Au NPs的局域表面等离子体共振效应,即改变Au NPs的形貌和分散程度,体系的颜色会随之发生转变等可以设计一系列传感器;Au NPs可以和汞结合形成稳定的金汞齐结构,提高其催化性能,最大限度的催化显色剂与底物发生反应,根据体系颜色变化可以实现对待测物的检测;Au NPs具有模拟酶活性,比如用柠檬酸盐稳定的Au NPs具有类葡萄糖氧化酶活性,可以与其它具有类过氧化物酶活性的纳米酶材料结合用于葡萄糖检测。本文利用Au NPs的局域表面等离子体共振效应、金汞齐的催化性能和Au NPs的类葡萄糖氧化酶活性,构建了新型可视化检测平台用于Cr3+、Cr6+和葡萄糖的比色检测。本论文的主要工作如下所示:1.金纳米颗粒的制备及宽pH范围可视化检测Cr3+本章中,我们提出了一种制备Au NPs的新方法,即在不同pH的柠檬酸-磷酸氢二钠的缓冲溶液中用硼氢化钠还原氯金酸,获得尺寸较小、稳定性好且分散均匀的Au NPs。并利用Au NPs的局域表面等离子体共振效应,提出了一种简单、快速、高选择性、高灵敏度的可视化检测Cr3+的新方法,其原理是Cr3+能诱导Au NPs聚集使溶液颜色发生变化。2.小尺寸金纳米颗粒催化活性的探究及可视化检测Cr6+本章在前期工作的基础上,用第二章介绍的方法在常温下合成了小尺寸Au NPs,并成功制备了金汞纳米复合物(Au@Hg),发现Au@Hg具有类氧化还原酶活性,能加速Cr6+与TMB反应,产生蓝色产物。因此,本文利用Cr6+的强氧化性构建了基于金汞齐催化剂的可视化检测Cr6+的新方法。3.金纳米颗粒封装脂质体的制备及可视化检测葡萄糖本章中,在Au NPs的类葡萄糖氧化酶活性以及脂质体的多功能载体性能的启发下,构建了脂质体介导的人工酶串联催化体系用于一步法检测葡萄糖。Au NPs可以将葡萄糖氧化成葡萄糖酸的同时产生H2O2,H2O2在具有类过氧化物酶活性的Fe3O4 NPs的催化作用下氧化TMB变色,从而实现了葡萄糖的比色检测。该方法首次将多种纳米酶与脂质体结合构建了多酶反应体系,组合了一个基于纳米酶的串联催化系统,在没有天然酶的帮助下,成功地实现了葡萄糖的比色定量测定。
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